课程设计报告
课程名称: 操作系统课程设计
课题名称: 磁盘调度算法
学院: 软件学院
班级:
学生姓名:
学号：
指导教师：
磁盘调度算法
一、系统需求分析
磁盘存储器不仅容量大，存取速度快，而且可以实现随机存取，是当前存放大量程序和数据的理想设备。
所以在现代计算机中都配备了磁盘存储器，以他为主存放文件，这样对文件的读、写操作都涉及到了对磁盘存储器的访问。磁盘I/O速度的高低和磁盘系统的可靠性，都直接影响到系统的性能。因此改善磁盘系统的性能成为现代操作系统的重要任务之一。
磁盘性能有数据的组织、磁盘的类型和访问时间等。可以通过选择好的磁盘调度算法，以减少磁盘的寻道时间。
为了减少对文件的访问时间，应采用一种最佳的磁盘调度算法，以使各进程对磁盘的平均访问时间最少。由于在访问磁盘的时间中主要是寻道时间，因此，磁盘调度的目标是使磁盘的寻道时间最少。
所以本课程设计对各个算法进行模拟，进而比较分析了解。
二、实验内容和目的
2.1.实验内容
模拟电梯调度算法，实现对磁盘的驱动调度。
设计要求：编程序实现下述磁盘调度算法,并求出每种算法的平均寻道长度；要求设计主界面可以灵活选择某算法，且以下算法都要实现
1、先来先服务算法（FCFS）
2、最短寻道时间优先算法（SSTF）
3、扫描算法（SCAN）
4、循环扫描算法（CSCAN）
2.2.实验原理
模拟电梯调度算法，对磁盘调度。
磁盘是要供多个进程共享的存储设备，但一个磁盘每个时刻只能为一个进程服务。
当有进程在访问某个磁盘时，其他想访问该磁盘的进程必须等待，直到磁盘一次工作结束。
当有多个进程提出输入输出请求处于等待状态，可用电梯调度算法从若干个等待访问者中选择一个进程，让它访问磁盘。当存取臂仅需移到一个方向最远的所请求的柱面后,如果没有访问请求了,存取臂就改变方向。
三、总体设计及分类简介
3.1算法介绍
磁盘调度中常用的有四种算法，功能分别如下：
1.先来先服务（FCFS）算法。
即先来的请求先被响应。FCFS策略看起来似乎是相当"公平"的，但是当请求的频率过高的时候FCFS策略的响应时间就会大大延长。FCFS策略为我们建立起一个随机访问机制的
模型，但是假如用这个策略反复响应从里到外的请求，那么将会消耗大量的时间。为了尽量降低寻道时间，看来我们需要对等待着的请求进行适当的排序，而不是简单的使用FCFS策略。这个过程就叫做磁盘调度管理。有时候FCFS也被看作是最简单的磁盘调度算法。
2.最短寻道时间优先（SSTF）算法。
要求访问的磁道，与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短。
3.扫描调度（SCAN）算法。
该算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道间的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向。例如，当磁头正在自里向外移动时，SCAN算法所考虑的下一个访问对象，应是其欲访问的磁道，既在当前磁道之外，又是距离最近的。这样自里向外的访问，直至再无更外的磁道需要访问时，才将磁道换向自外向里移动。这时，同样也是每次选择这样的进程来调度，也就是要访问的当前位置内距离最近者，这样，磁头又逐步地从外向里移动，直至再无更里面的磁道要访问，从而避免了出现“饥饿”现像。
4.循环扫描（C-SCAN）算法。
当磁头刚从里向外移动而越过了某一磁道时，恰好又有一进程请求访问此磁道，这时，
但本
3.2 详细设计
3.2.1功能模块设计
（1）先来先服务算法（FCFS）
四、程序运行测试
首先输入九个磁道名称以及要访问的磁道号和当前磁道号选择要执行的算法：
2.先来先服务算法（FCFS）
3.最短寻道时间优先算法（SSTF）
继续调度其他算法，选择是1，选择扫描算法（SCAN）2
4.扫描算法（SCAN）
5.循环扫描算法（CSCAN）
附：代码
#include"stdafx.h"
#include
#include
#define process_Num 9
using namespace std;
struct Track {
int current_Tracknum = 0; //当前磁道号
int next_Track=0; //被访问的下一个磁道号
int move_Distance=0; //移动距离
char process_Name; };
Track track[process_Num];
float track_aveLength=0; //平均寻道长度
int now_Tracknum=0; //最初开始磁道号
int select_num = 0;
int count_Num=0; //调度算法次数
void Scanf_data(){
printf("请输入要访问磁盘的进程：\n");
for (int i = 0; i < process_Num; i++){ cin >> track[i].process_Name; }
printf("请输入当前的磁道号：");
scanf_s("%d", &now_Tracknum);
printf("请输入进程要访问的磁道号：\n");
for (int i = 0; i < process_Num; i++){ scanf_s("%d", &track[i].next_Track); }
}
void Select(){
printf("请选择磁盘调度算法：\n");
printf("1.先来先服务算法（FCFS）\n");
printf("2.最短寻道时间优先算法（SSTF)\n");
printf("3.扫描算法（SCAN)\n");
printf("4.循环算法（CSCAN)\n");
scanf_s("%d", &select_num);
}
void Print(){ //打印访问磁盘顺序
printf("进程访问磁盘的先后顺序:");
for (int i = 0; i < process_Num; i++){ printf("%c", track[i].process_Name); }
printf("\n");
for (int i = 0; i < process_Num; i++){ printf("%d,", track[i].next_Track); }
printf("\n");
}
void Print_Data(){
printf("打印表格\n");
printf("\t\t从%d#磁道开始\n", now_Tracknum);
printf("\t磁道名\t磁道号\t 移动距离\n");
for (int i = 0; i < process_Num; i++){
printf(" \t%c\t %d\t %d\n", track[i].process_Name, track[i].next_Track,
track[i].move_Distance);
}
printf("\n");
printf(" \t平均寻道长度为：%.2f\n", track_aveLength); printf(" \n");
}
void Count_data(){
int nownum = 0; //当前计算次数
for (int i = 0; i < process_Num; i++){
if (nownum == 0){
track[i].move_Distance = abs(now_Tracknum - track[i].next_Track);
track[i].current_Tracknum = track[i].next_Track;
nownum++;
}
else{
track[i].move_Distance = abs(track[i].next_Track - track[i - 1].current_Tracknum);
track[i].current_Tracknum = track[i].next_Track;
} }
int sum = 0; //计算平均寻道长度时需要的总和
printf("每次磁头移动距离为：");
for (int i = 0; i < process_Num; i++){
// printf("%d,", track[i].move_Distance);
cout << track[i].move_Distance << " ";
}
for (int i = 0; i < process_Num; i++){
sum = sum + track[i].move_Distance;
}
printf("\n");
track_aveLength = (float)sum / process_Num;
printf("平均寻道长度为：%.2f,", track_aveLength)； printf("\n");
}
void FCFS(){
count_Num++;
printf("按进程提出请求的先后次序进行排队\n"); Print();
Count_data(); printf("\n");
Print_Data();
}
void SSTF(){
count_Num++;
int nownum = 0; //当前计算次数
int x[10];
int xtemp = 0;
int tempint; //冒泡排序时需要的临时int型变量（对进程访问磁道号进行排序）
int tempchar; //冒泡排序时需要的临时char型变量（对进程名进行排序）
printf("按进程访问磁道与当前磁头所在的磁道距离进行排队\n");
for (int i = 0; i < process_Num; i++){ x[i] = now_Tracknum - track[i].next_Track; }
for (int i = 0; i < process_Num - 1; i++){
for (int j = 0; j < process_Num - 1 - i; j++){
if (((x[j]>0) && (x[j + 1]>0) && (x[j]>x[j + 1])) || (x[j] < 0 && x[j + 1] > 0)){
xtemp = x[j];
x[j] = x[j + 1];
x[j + 1] = xtemp;
tempint = track[j].next_Track;
track[j].next_Track = track[j + 1].next_Track;
track[j + 1].next_Track = tempint;
tempchar = track[j].process_Name;
track[j].process_Name = track[j + 1].process_Name;
track[j + 1].process_Name = tempchar;
}
if (x[j] < 0 && x[j + 1] < 0){
int x1 = abs(x[j]);
int x2 = abs(x[j + 1]);
if (x1>x2){
xtemp = x[j];
x[j] = x[j + 1];
x[j + 1] = xtemp;
tempint = track[j].next_Track;
track[j].next_Track = track[j + 1].next_Track;
track[j + 1].next_Track = tempint;
tempchar = track[j].process_Name;
track[j].process_Name = track[j + 1].process_Name;
track[j + 1].process_Name = tempchar;
} }
else continue; } }
Print(); Count_data(); printf("\n"); Print_Data();
}
void SCAN(){
count_Num++;
int nownum = 0; //当前计算次数
int x[10];
int xtemp = 0;
int tempint; //冒泡排序时需要的临时int型变量（对进程访问磁道号进行排序）
int tempchar; //冒泡排序时需要的临时char型变量（对进程名进行排序）
printf("SCAN算法按磁头当前的移动方向和进程访问磁道与当前磁头所在的磁道距离进行排队\n");
for (int i = 0; i < process_Num; i++){ x[i] = now_Tracknum - track[i].next_Track; } for (int i = 0; i < process_Num - 1; i++){
for (int j = 0; j < process_Num - 1 - i; j++){
if (((x[j]>0) && (x[j + 1]>0) && (x[j]>x[j + 1])) || (x[j] > 0 && x[j + 1] < 0)){ xtemp = x[j];
x[j] = x[j + 1];
x[j + 1] = xtemp;
tempint = track[j].next_Track;
track[j].next_Track = track[j + 1].next_Track;
track[j + 1].next_Track = tempint;
tempchar = track[j].process_Name;
track[j].process_Name = track[j + 1].process_Name;
track[j + 1].process_Name = tempchar;
}
if (x[j] < 0 && x[j + 1] < 0){
int x1 = abs(x[j]); int x2 = abs(x[j + 1]);
if (x1>x2){
xtemp = x[j];
x[j] = x[j + 1];
x[j + 1] = xtemp;
tempint = track[j].next_Track;
track[j].next_Track = track[j + 1].next_Track;
track[j + 1].next_Track = tempint;
tempchar = track[j].process_Name;
track[j].process_Name = track[j + 1].process_Name;
track[j + 1].process_Name = tempchar;
} }
else continue; } }
Print(); C ount_data(); printf("\n"); Print_Data();
}
void CSCAN(){
count_Num++;
int nownum = 0; //当前计算次数
int x[10];
int xtemp = 0;
int tempint; //冒泡排序时需要的临时int型变量（对进程访问磁道号进行排序）
int tempchar; //冒泡排序时需要的临时char型变量（对进程名进行排序）
printf("SCAN算法按磁头当前的移动方向和进程访问磁道与当前磁头所在的磁道距离进行排队\n");
for (int i = 0; i < process_Num; i++) { x[i] = now_Tracknum - track[i].next_Track; } for (int i = 0; i < process_Num - 1; i++) {
for (int j = 0; j < process_Num - 1 - i; j++){
if (((x[j]>0) && (x[j + 1]>0) && (x[j]
x[j] = x[j + 1];
x[j + 1] = xtemp;
tempint = track[j].next_Track;
track[j].next_Track = track[j + 1].next_Track;
track[j + 1].next_Track = tempint;
tempchar = track[j].process_Name;
track[j].process_Name = track[j + 1].process_Name;
track[j + 1].process_Name = tempchar;
}
if (x[j] < 0 && x[j + 1] < 0){
int x1 = abs(x[j]);
int x2 = abs(x[j + 1]);
if (x1>x2){
xtemp = x[j];
x[j] = x[j + 1];
x[j + 1] = xtemp;
tempint = track[j].next_Track;
track[j].next_Track = track[j + 1].next_Track;
track[j + 1].next_Track = tempint;
tempchar = track[j].process_Name;
track[j].process_Name = track[j + 1].process_Name;
track[j + 1].process_Name = tempchar;
} }
else continue;
} }
Print(); Count_data(); printf("\n"); Print_Data(); } void Select_num(){ //选择算法
if (select_num == 1){ FCFS(); }
if (select_num == 2){ SSTF(); }
if (select_num == 3){ SCAN(); }
if (select_num == 4){ CSCAN(); } }
int_tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
Scanf_data();
Select();
Select_num();
int a;
printf(" \n");
while (count_Num > 0 && count_Num < 4){
printf("是否继续调度其他算法？是 1 否 2");
scanf_s("%d", &a);
if (a == 1){
Select();
if (select_num == 1){
FCFS();
}
if (select_num == 2){
SSTF();
}
if (select_num == 3){
SCAN();
}
if (select_num == 4){
CSCAN();
}
}
else exit(0);
}
printf("四种算法已全部执行完毕！\n");
return 0; }
题目1 连续动态内存管理模拟实现 1.1 题目的主要研究内容及预期达到的目标 （1）针对操作系统中内存管理相关理论进行设计，编写程序并进行测试，该程序管理一块虚拟内存。重点分析三种连续动态内存分配算法，即首次适应算法、循环首次适应算法和最佳适应算法。 （2）实现内存分配和回收功能。 1.2 题目研究的工作基础或实验条件 （1）硬件环境：PC机 （2）软件环境：Windows XP，Visual C++ 6.0 1.3 设计思想 首次适应算法的实现：从空闲分区表的第一个表目起查找该表，把最先能够满足要求的空闲区分配给作业，这种方法的目的在于减少查找时间。为适应这种算法，空闲分区表中的空闲分区要按地址由低到高进行排序。该算法优先使用低址部分空闲区，在低址空间造成许多小的空闲区，在高址空间保留大的空闲区。 循环首次适应算法的实现：在分配内存空间时，不再每次从表头开始查找，而是从上次找到空闲区的下一个空闲开始查找，直到找到第一个能满足要求的的空闲区为止，并从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。该算法能使内存中的空闲区分布得较均匀。 最佳适应算法的实现：从全部空闲区中找到能满足作业要求的、且最小的空闲分区，这种方法能使碎片尽量小。为适应此算法，空闲分区表中的空闲分区要按从小到大进行排序，从表头开始查找第一个满足要求的自由分配。 1.4 流程图 内存分配流程图，如图1-1所示。
图1-1 内存分配流程图内存回收流程图，如1-2所示。
图1-2 内存回收流程图 1.5 主要程序代码 （1）分配内存 void allocate(char z,float l) { int i,k; float ad; k=-1; for(i=0;i 实验、 Linux Ubuntu的安装、创建新的虚拟机VMWare 实验 Shell编程 1.实验目的与内容 通过本实验，了解Linux系统的shell机制，掌握简单的shell编程技巧。 编制简单的Shell程序，该程序在用户登录时自动执行，显示某些提示信息,如“Welcome to Linux”, 并在命令提示符中包含当前时间、当前目录和当前用户名等基本信息。 2.程序源代码清单 #include<> #include close(pfd[1]); close(pfd[0]); wait(&state); wait(&state); } 实验内核模块 实验步骤: (1).编写内核模块 文件中主要包含init_clock()，exit_clock()，read_clock()三个函数。其中init_clock()，exit_clock()负责将模块从系统中加载或卸载，以及增加或删除模块在/proc中的入口。read_clock()负责产生/proc/clock被读时的动作。 (2).编译内核模块Makefile文件 # Makefile under ifneq ($(KERNELRELEASE),) #kbuild syntax. dependency relationshsip of files and target modules are listed here. obj-m := else PWD := $(shell pwd) KVER ?= $(shell uname -r) KDIR := /lib/modules/$(KVER)/build all: $(MAKE) -C $(KDIR) M=$(PWD) modules clean: rm -rf .*.cmd *.o *. *.ko .tmp_versions *.symvers *.order endif 编译完成之后生成模块文件。 (3).内核模块源代码 #include 某某大学 课程设计报告课程名称：操作系统 设计题目：模拟磁盘调度算法 系别：计算机系 专业：计算机科学与技术 组别： 学生: 学号: 起止日期: 指导教师: 目录 第一章需求分析 (1) 1.1课程设计的简介 (1) 1.2课程设计的目的 (1) 1.3磁盘调度主要思想 (1) 1.4课程设计容 (2) 第二章概要设计 (3) 2.1设计思想 (3) 2.2 数据结构 (3) 2.3模块调用关系图 (3) 2.4子模块程序流程图 (5) 第三章详细设计 (6) 3.1模块划分 (6) 第四章代码测试 (9) 4.1先来先服务 (9) 4.1最短寻道时间优先 (11) 4.1扫描算法 (12) 第五章心得体会 (13) 第六章致 (13) 参考文献 (1) 附源代码 (2) 第一章需求分析 1.1课程设计的简介 这是一个用VC++6.0为工具、C++为编程语言而实现模拟先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）的一个磁盘调度程序。该程序设计系统主界面可以灵活选择某种算法并算出磁头移动的总磁道数以及平均磁道数。 1.2课程设计的目的 本课程设计的目的是通过设计一个磁盘调度模拟系统，从而使磁盘调度算法更加形象化，容易使人理解，使磁盘调度的特点更简单明了，能使使用者加深对先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）等磁盘调度算法的理解。 1.3磁盘调度主要思想 设备的动态分配算法与进程调度相似，也是基于一定的分配策略的。常用的分配策略有先请求先分配、优先级高者先分配等策略。在多道程序系统中，低效率通常是由于磁盘类旋转设备使用不当造成的。操作系统中，对磁盘的访问要求来自多方面，常常需要排队。这时，对众多的访问要求按一定的次序响应，会直接影响磁盘的工作效率，进而影响系统的性能。访问磁盘的时间因子由3部分构成，它们是查找（查找磁道）时间、等待（旋转等待扇区）时间和数据传输时间，其中查找时间是决定因素。因此，磁盘调度算法先考虑优化查找策略，需要时再优化旋转等待策略。 平均寻道长度（L）为所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数（N），即： L=（M1+M2+……+Mi+……+MN）/N。其中Mi为所需访问的磁道号所需移动的磁道数。 启动磁盘执行输入输出操作时，要把移动臂移动到指定的柱面，再等待指定扇区的旋转到磁头位置下，然后让指定的磁头进行读写，完成信息传送。因此，执行一次输入输出所花的时间有： 操作系统课程设计报告 东莞理工学院 操作系统课程设计报告 学院：计算机学院 专业班级： 13软件工程1班 提交时间： 2015/9/14 指导教师评阅意见： . 项目名称：进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统，加深对进程和线程的理解，掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统： WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言：C/C++ 开发工具：gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限，为了提高内存的利用率和系统的吞吐量，就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求：完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求：（增加1项就予以加分） (1) 实现多种线程调度算法； (2)通过“公共信箱”进行通信的机制，规定每一封信的大小为128字节，实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能，采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法：钟德新，莫友芝 时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下：钟德新编写的代码：void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程："< 实验报告 实验课程: 计算机操作系统学生姓名：XXX 学号：XXXX 专业班级：软件 2014年12月25日 目录 实验一熟悉Windows XP中的进程和线程.. 3实验二进程调度 (7) 实验三死锁避免—银行家算法的实现 (18) 实验四存储管理 (24) 实验一熟悉Windows XP中的进程和线程 一、实验名称 熟悉Windows XP中的进程和线程 二、实验目的 1、熟悉Windows中任务管理器的使用。 2、通过任务管理器识别操作系统中的进程和线程的相关信息。 3、掌握利用spy++.exe来察看Windows中各个任务的更详细信息。 三、实验结果分析 1、启动操作系统自带的任务管理器： 方法：直接按组合键Ctrl+Alt+Del，或者是在点击任务条上的“开始”“运行”，并输入“taskmgr.exe”。 2、调整任务管理器的“查看”中的相关设置，显示关于进程的以下各项信息，并 完成下表： 表一：统计进程的各项主要信息 3、启动办公软件“Word”，在任务管理器中找到该软件的登记，并将其结束掉。再 从任务管理器中分别找到下列程序：winlogon.exe、lsass.exe、csrss.exe、smss.exe，试着结束它们，观察到的反应是任务管理器无法结束进程， 原因是该系统是系统进程。 4、在任务管理器中找到进程“explorer.exe”，将之结束掉，并将桌面上你打开的所 有窗口最小化，看看你的计算机系统起来什么样的变化桌面上图标菜单都消失了、得到的结论explorer.exe是管理桌面图标的文件（说出explorer.exe进程的作用）。 5、运行“spy++.exe”应用软件，点击按钮“”，切换到进程显示栏上，查看进 程“explorer.exe”的各项信息，并填写下表： 进程：explorer.exe 中的各个线程 《操作系统原理》 课程设计报告书 题目：磁盘调度 专业：网络工程 学号： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 目录 第一章课程设计目的 (1) 1.1编写目的 (1) 第二章课程设计内容 (2) 2.1设计内容 (2) 2.1.1、先来先服务算法（FCFS） (2) 2.1.2、最短寻道时间优先算法（SSTF） (2) 2.1.3、扫描算法（SCAN） (3) 2.1.4、循环扫描算法（CSCAN） (3) 第三章系统概要设计 (4) 3.1模块调度关系图 (4) 3.2模块程序流程图 (4) 3.2.1 FCFS算法 (5) 3.2.2 SSTF算法 (6) 3.2.3 SCAN算法 (7) 3.2.4 CSCAN算法 (8) 第四章程序实现 (9) 4.1 主函数的代码实现 (9) 4.2.FCFS算法的代码实现 (11) 4.3 SSTF算法的代码实现 (13) 4.4 SCAN算法的代码实现 (15) 4.5 CSCAN算法的代码实现 (17) 第五章测试数据和结果 (20) 第六章总结 (23) 第一章课程设计目的 1.1编写目的 本课程设计的目的是通过磁盘调度算法设计一个磁盘调度模拟系统，从而使磁盘调度算法更加形象化，容易使人理解，使磁盘调度的特点更简单明了，能使使用者加深对先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法以及循环扫描算法等磁盘调度算法的理解 1 第二章课程设计内容 2.1设计内容 系统主界面可以灵活选择某种算法，算法包括：先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）、循环扫描算法（CSCAN）。 2.1.1、先来先服务算法（FCFS） 这是一种比较简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。此算法由于未对寻道进行优化，在对磁盘的访问请求比较多的情况下，此算法将降低设备服务的吞吐量，致使平均寻道时间可能较长，但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小。 2.1.2、最短寻道时间优先算法（SSTF） 该算法选择这样的进程，其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短，该算法可以得到比较好的吞吐量，但却不能保证平均寻道时间最短。其缺点是对用户的服务请求的响应机会不是均等的，因而导致响应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下，对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟，有些请求的响应时间将不可预期。 2 操作系统磁盘调度算法 实验报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 目录 1．课程设计目的 编写目的 本课程设计的目的是通过磁盘调度算法设计一个磁盘调度模拟系统，从而使磁盘调度算法更加形象化，容易使人理解，使磁盘调度的特点更简单明了，能使使用者加深对先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法以及循环扫描算法等磁盘调度算法的理解。 2．课程设计内容 设计内容 系统主界面可以灵活选择某种算法，算法包括：先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）、循环扫描算法（CSCAN）。 1、先来先服务算法（FCFS） 这是一种比较简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单，且每个进 程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。此算法由于未对寻道进行优化，在对磁盘的访问请求比较多的情况下，此算法将降低设备服务的吞吐量，致使平均寻道时间可能较长，但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小。 2、最短寻道时间优先算法（SSTF） 该算法选择这样的进程，其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短，该算法可以得到比较好的吞吐量，但却不能保证平均寻道时间最短。其缺点是对用户的服务请求的响应机会不是均等的，因而导致响应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下，对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟，有些请求的响应时间将不可预期。 3、扫描算法（SCAN） 扫描算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头的当前移动方向。例如，当磁头正在自里向外移动时，扫描算法所选择的下一个访问对象应是其欲访问的磁道既在当前磁道之外，又是距离最近的。这样自里向外地访问，直到 上海电力学院 计算机操作系统原理 课程设计报告 题目名称：编写程序模拟虚拟存储器管理 姓名：杜志豪.学号： 班级： 2012053班 . 同组姓名：孙嘉轶 课程设计时间：—— 评语： 成绩： 目录 一、设计内容及要求 (4) 1. 1 设计题目 (4) 1．2 使用算法分析： (4) 1． FIFO算法（先进先出淘汰算法） (4) 1． LRU算法（最久未使用淘汰算法） (5) 1. OPT算法（最佳淘汰算法） (5) 分工情况 (5) 二、详细设计 (6) 原理概述 (6) 主要数据结构(主要代码) (6) 算法流程图 (9) 主流程图 (9) Optimal算法流程图 (10) FIFO算法流程图 (10) LRU算法流程图 (11) ．1源程序文件名 (11) . 2执行文件名 (11) 三、实验结果与分析 (11) Optimal页面置换算法结果与分析 (11) FIFO页面置换算法结果与分析 (16) LRU页面置换算法结果与分析 (20) 四、设计创新点 (24) 五、设计与总结 (27) 六、代码附录 (27) 课程设计题目 一、设计内容及要求 编写程序模拟虚拟存储器管理。假设以M页的进程分配了N 块内存（N FIFO磁盘调度算法操作系统课程设计报告_(1) 哈尔滨理工大学 课程设计 （计算机操作系统）题目： FIFO磁盘调度算法 班级： 姓名： 指导教师： 系主任： 2014年03月01日 目录 1FIFO磁盘调度算法课程设计 (1) 1.1 题目分析 (1) 1.2 数据结构 (1) 1.3 流程图 0 1.4 实现技术 (1) 1.5 设计结论和心得 (4) 2 Linux代码分析 (5) 2.1 功能说明 (15) 2.2 接口说明 (15) 2.3 局部数据结构 (15) 2.4 流程图 (16) 2.5 以实例说明运行过程 (16) - - 1FIFO磁盘调度算法课程设计 1.1题目分析 本课程设计的目的是通过设计一个磁盘调度模拟系统，从而使磁盘调度算法更加形象化，容易使人理解，使磁盘调度的特点更简单明了，能使使用者加深对先来先服务磁盘调度算法的理解。 这是一种比较简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。此算法由于未对寻道进行优化，在对磁盘的访问请求比较多的情况下，此算法将降低设备服务的吞吐量，致使平均寻道时间可能较长，但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小。 1.2数据结构 1 先来先服务算法模块：void FCFS(int array[],int m) 输入磁道号，按先来先服务的策略输出磁盘请求序列，求平均寻道长度，输出移动平均磁道数。 主要代码：for(i=0,j=1;j 河北大学工商学院 课程设计 题目：操作系统课程设计 学部信息学部 学科门类电气信息 专业计算机 学号2011482370 姓名耿雪涛 指导教师朱亮 2013 年6月19日 主要内容 一、设计目的 通过模拟操作系统的实现，加深对操作系统工作原理理解，进一步了解操作系统的实现方法，并可练习合作完成系统的团队精神和提高程序设计能力。 二、设计思想 实现一个模拟操作系统，使用VB、VC、CB等windows环境下的程序设计语言，以借助这些语言环境来模拟硬件的一些并行工作。模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统，该操作系统包括进程管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户接口四部分。 设计模板如下图： 注：本人主要涉及设备管理模块 三、设计要求 设备管理主要包括设备的分配和回收。 ⑴模拟系统中有A、B、C三种独占型设备，A设备1个，B设备2个，C设备2个。 ⑵采用死锁的预防方法来处理申请独占设备可能造成的死锁。 ⑶屏幕显示 注：屏幕显示要求包括：每个设备是否被使用，哪个进程在使用该设备，哪些进程在等待使用该设备。 设备管理模块详细设计 一、设备管理的任务 I/O设备是按照用户的请求，控制设备的各种操作，用于完成I/O 设备与内存之间的数据交换（包括设备的分配与回收，设备的驱动管理等），最终完成用户的I/O请求，并且I/O设备为用户提供了使用外部设备的接口，可以满足用户的需求。 二、设备管理函数的详细描述 1、检查设备是否可用（主要代码） public bool JudgeDevice(DeviceType type) { bool str = false; switch (type) { case DeviceType.a: { 磁盘调度算法的模拟实现 学院 专业 学号 学生姓名 指导教师姓名 2014年3月19日 目录 一、课设简介 (2) 1.1 课程设计题目 (2) 1.2 课程设计目的 (2) 1.3 课程设计要求 (2) 二、设计内容 (3) 2.1功能实现 (3) 2.2流程图 (3) 2.3具体内容 (3) 三、测试数据 (4) 3.3 测试用例及运行结果 (4) 四、源代码 (5) 五、总结 (12) 5.1 总结............................................ 一、课设简介 1.1课程设计题目 磁盘调度算法的模拟实现1 1.2程序设计目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。 1）进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 2）培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 3）提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 4）提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 1.3 设计要求 1）磁头初始磁道号，序列长度，磁道号序列等数据可从键盘输入，也可从文件读入。 2）最好能实现磁道号序列中磁道号的动态增加。 3）磁道访问序列以链表的形式存储 4）给出各磁盘调度算法的调度顺序和平均寻道长度 二、设计内容 2.1 功能实现 设计并实现一个本别利用下列磁盘调度算法进行磁盘调度的模拟 程序。 1） 先来先服务算法FCFS 2） 最短寻道时间优先算法 SSTF 2.2流程图 2.3具体内容 1)先来先服务算法FCFS 这是一种比较简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘 的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请 求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情 况。此算法由于未对寻道进行优化，在对磁盘的访问请求比较多的情开始 选择算法 F C F S S S T F 结束 人和以吟实验报告学院（系）名称：计算机与通信工程学院 【实验过程记录(源程序、测试用例、测试结果及心得体会等) 】 #include 东莞理工学院 操作系统课程设计报告学院：计算机学院 专业班级：13软件工程1班 提交时间：2015/9/14 指导教师评阅意见： . 项目名称：进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统，加深对进程和线程的理解，掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统：WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言：C/C++ 开发工具：gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限，为了提高内存的利用率和系统的吞吐量，就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求：完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求：（增加1项就予以加分） (1) 实现多种线程调度算法； (2)通过“公共信箱”进行通信的机制，规定每一封信的大小为128字节，实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能，采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法：钟德新，莫友芝 时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下： 钟德新编写的代码：void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程："< 操作系统课程设计 说明书 学院名称： 专业班级： 姓名： 学号： 2010年7月16日 评分标准 优秀：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确，程序完全实现设计要求，独立完成； 良好：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确；程序完全实现设计要求，独立完成，但存在少量错误； 中等：有完整的符合标准的文档，有基本实现设计方案的软件，设计方案正确； 及格：有完整的符合标准的文档，有基本实现设计方案的软件，设计方案基本正确； 不及格：没有完整的符合标准的文档，软件没有基本实现设计方案，设计方案不正确。没有独立完成，抄袭或雷同。 成绩评定为：。 指导教师： 年月日 目录 一．进程调度算法4-----23 页二．银行家算法24-----34 页三．磁盘调度算法35------46页 进程调度算法 1．设计目的 在多道程序设计中，经常是若干个进程同时处于就绪状态，必须依照某种策略决定哪个进程优先占有处理机，因而必须解决进程调度的问题，进程调度算法就是要解决进程调度的问题。 2. 任务及要求 2.1 设计任务 设计程序来模拟进程的四种调度算法，模拟实现调度的基本功能。 2.2 设计要求 产生的各种随机数要加以限制，如alltime限制在40以内的整数。 进程的数量n不能取值过大。 3. 算法及数据结构 3.1算法的总体思想（流程） 每个用来标识进程的进程控制块PCB用结构来描述，包括以下字段： （1）进程优先数ID，其中0为闲逛进程，用户进程的标识数为1，2，3…。 （2）进程优先级Priority，闲逛进程（idle）的优先级为0，用户进程的优 先级大于0，且随机产生，优先数越大，优先级越高。 （3）进程占用的CPU时间CPUtime，进程每运行一次，累计值等于4。 （4）进程总共需要运行时间Alltime，利用随机函数产生。 （5）进程状态，0：就绪态；1：运行态；2：阻塞态。 利用链表将数据连接起来，实现数据的存储。 3.2 链表模块 3.2.1 功能 实现链表的存储功能，以及实现存储的查找功能。 课程设计报告课程名称：操作系统原理 院系：计算机科学与技术 专业班级： CS140 ____ __ 学号： U201414_____ 姓名： ______ ___ 指导教师： _______ __ 完成时间： 2017年3月11日_ 目录 1实验目的 (2) 2实验环境 (2) 3实验内容 (2) 3.1实验一 (2) 3.2实验二 (2) 3.3实验三 (3) 3.4实验四 (3) 3.5实验五（选做） (3) 4设计与实现 (3) 4.1实验一 (3) 4.2实验二 (6) 4.3实验三 (9) 4.4实验四 (11) 5心得体会 (14) 1 实验目的 ·掌握Linux操作系统的使用方法； ·了解Linux系统内核代码结构； ·掌握实例操作系统的实现方法； 2 实验环境 本次课程设计采用的操作系统环境是windows10、Ubuntu双系统，Ubuntu系统版本号为16.04，内核版本号为linux 4.4.4；前两个实验在当前Ubuntu环境下完成，后两个实验在win10下虚拟机VirtualBox的Ubuntu 15.10（内核为linux4.2.0-42）中完成。 3 实验内容 3.1 实验一 要求熟悉和理解Linux下的编程环境。 （1）编写一个C程序，用fread、fwrite等库函数实现文件拷贝功能。 （2）编写一个C程序，使用基于文本的终端图形编程库(curses)或图形界面(QT/GTK），分窗口显示三个并发进程的运行(一个窗口实时显示当前时间，一个窗口实时监测CPU的利用率，一个窗口做1到100的累加求和，刷新周期分别为1秒，2秒和3秒)。 3.2 实验二 要求掌握添加系统调用的方法，采用编译内核方法，添加一个新的系统调用，实现文件拷贝的功能，另外编写一个应用程序，测试新增加的系统调用。 操作系统教程 实 验 指 导 书 姓名： 学号： 班级：软124班 指导老师：郭玉华 2014年12月10日 实验一WINDOWS进程初识 1、实验目的 （1）学会使用VC编写基本的Win32 Consol Application（控制台应用程序)。 （2）掌握WINDOWS API的使用方法。 （3）编写测试程序，理解用户态运行和核心态运行。 2、实验内容和步骤 （1）编写基本的Win32 Consol Application 步骤1：登录进入Windows，启动VC++ 6.0。 步骤2：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“projects”选项卡中选择“Win32 Consol Application”,然后在“Project name”处输入工程名，在“Location”处输入工程目录。创建一个新的控制台应用程序工程。 步骤3：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“Files”选项卡中选择“C++ Source File”, 然后在“File”处输入C/C++源程序的文件名。 步骤4：将清单1-1所示的程序清单复制到新创建的C/C++源程序中。编译成可执行文件。 步骤5：在“开始”菜单中单击“程序”-“附件”-“命令提示符”命令，进入Windows“命令提示符”窗口，然后进入工程目录中的debug子目录，执行编译好的可执行程序： E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debug>hello.exe 运行结果 (如果运行不成功，则可能的原因是什么？) ： 有可能是因为DOS下路径的问题 （2）计算进程在核心态运行和用户态运行的时间 步骤1：按照（1）中的步骤创建一个新的“Win32 Consol Application”工程，然后将清单1-2中的程序拷贝过来，编译成可执行文件。 步骤2：在创建一个新的“Win32 Consol Application”工程，程序的参考程序如清单1-3所示，编译成可执行文件并执行。 步骤3：在“命令提示符”窗口中运行步骤1中生成的可执行文件，测试步骤2中可执行文件在核心态运行和用户态运行的时间。 E:\课程\os课\os实验\程序\os12\debug>time TEST.exe 步骤4：运行结果 (如果运行不成功，则可能的原因是什么？) ： 因为程序是个死循环程序 步骤5：分别屏蔽While循环中的两个for循环，或调整两个for循环的次数，写出运行结果。 屏蔽i循环： 屏蔽j循环： _______________________________________________________________________________调整循环变量i的循环次数： 操作系统 实验报告 哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院 第六讲磁盘调度算法 一、实验概述 1. 实验名称 磁盘调度算法 2. 实验目的 （1）通过学习EOS 实现磁盘调度算法的机制，掌握磁盘调度算法执行的条件和时机； （2）观察 EOS 实现的FCFS、SSTF和 SCAN磁盘调度算法，了解常用的磁盘调度算法； （3）编写 CSCAN和 N-Step-SCAN磁盘调度算法，加深对各种扫描算法的理解。 3. 实验类型 验证性+设计性实验 4. 实验内容 （1）验证先来先服务（FCFS）磁盘调度算法； （2）验证最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法； （3）验证SSTF算法造成的线程“饥饿”现象； （4）验证扫描（SCAN）磁盘调度算法； （5）改写SCAN算法。 二、实验环境 在OS Lab实验环境的基础上，利用EOS操作系统，由汇编语言及C语言编写代码，对需要的项目进行生成、调试、查看和修改，并通过EOS应用程序使内核从源代码变为可以在虚拟机上使用。 三、实验过程 1. 设计思路和流程图 （1）改写SCAN算法 在已有 SCAN 算法源代码的基础上进行改写，要求不再使用双重循环，而是只遍历一次请求队列中的请求，就可以选中下一个要处理的请求。算法流程图如下图所示。 图 3.1.1 SCAN算法IopDiskSchedule函数流程图（2）编写循环扫描（CSCAN）磁盘调度算法 在已经完成的SCAN算法源代码的基础上进行改写，不再使用全局变量ScanInside 确定磁头移动的方向，而是规定磁头只能从外向内移动。当磁头移动到最内的被访问磁道时，磁头立即移动到最外的被访问磁道，即将最大磁道号紧接着最小磁道号构成循环，进行扫描。算法流程图如下图所示。 东莞理工学院 操作系统课程设计报告 学院：计算机学院 专业班级：13软件工程1班 提交时间：2015/9/14 指导教师评阅意见： . 项目名称：进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统，加深对进程和线程的理解，掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统：WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言：C/C++ 开发工具：gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限，为了提高内存的利用率和系统的吞吐量，就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求：完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求：（增加1项就予以加分） (1) 实现多种线程调度算法； (2)通过“公共信箱”进行通信的机制，规定每一封信的大小为128字节，实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能，采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法：钟德新，莫友芝 时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下：钟德新编写的代码：void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程："<操作系统-Linux课程实验报告
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